Аналіз існуючих експериментальних даних щодо електричних властивостей нановуглецевого матеріалу

 

Проаналізуємо в рамках моделі послідовногоз’єднання ділянок  з різним типом провідності отримані експериментальні результати з дослідження  температурних залежностей електроопору та термо - ЕРС НВМ, що містить ВНТ.

Спочатку розрахуємо величину за формулою (3.5) враховуючи, що довжина вільного пробігу електронів 40 нм, величина = 0.2еВ,  
d₀₀₂= 0,342 нм, а= 0,148 нм, 4 10^-15 Oм^.Кл/c,

В результаті отримаємо, що складає ~ 7.5 10⁵ (Ом м)^-1, що відповідає значенню питомого опору = 1.36 10^-6(Ом м), що майже на 4 порядки менше, ніж експериментально отримані значення .

Оскільки в сумарний опір НВМ внесок опору, пов’язаного  з металічним механізмом провідності, є дуже малим, то при аналізі опору  НВМ за формулою (3.1) першим додатком можна знехтувати.

Вплив другого доданка, який описує електричний опір слабовпорядкованого вуглецю і характеризується стрибковим механізмом провідності із змінною довжиною стрибка, проаналізуємо, перебудувавши наведену на рис. 3.2. температурну залежність питомого електроопору зразка НВМ у координатах ln ( )=f(T^-1/4) за допомогою даних таблиці 3.1.

Таблиця 3.1

Вихідні дані для побудови залежності ln(

)=f(T^-1/4).

Т,К	25	50	75	100	125	150	175	200	225	250	275	300
T-1/4,К-1/4	0,447	0,376	0,339	0,316	0,299	0,285	0,275	0,266	0,256	0,251	0,246	0,240
,Ом м	0,011	0,0062	0,0047	0,0042	0,0041	0,0039	0,0036	0,0035	0,0034	0,0032	0,0029	0,0028
ln( )	-4,509	-5,083	-5,360	-5,473	-5,497	-5,547	-5,627	-5,655	-5,684	-5,745	-5,843	-5,878

 

 

 

Рис. 3.6. Температурна залежність опору зразка НВМ в координатах  
ln =f(T^-1/4).

 

Як випливає з рисунку 3.6., залежність ln =f(T^-1/4) є лінійною типу  
y = b+ax, де b = ln ₀, a = T₀^1/4 в інтервалі температур від ~ 30 К до кімнатної температури. З лінійної ділянки залежності ln = f(T^-1/4) визначені константи ₀₂ і Т₀₂, які складають відповідно, ₀₂ = 1394(Ом м), Т₀₂ = 1139К.

Як видно з рис. 3.6., при більш низьких температурах (Т ), експериментальна залежність електроопору НВМ від температури не підкоряється залежності (3.2.), і тут, напевно, основним механізмом провідності ,є механізм стрибкової провідності зі сталою довжиною стрибка, який описує електричний опір впорядкованого вуглецю (нанографіт та багатостінні ВНТ).

Для підтверження цього  допущення перебудуємо наведену на рис. 3.2. температурну залежність питомого електроопору зразка НВМ у координатах ln( )=f(T^-1/2)за допомогою даних таблиці 3.2.

 

Таблиця 3.2.

Вихідні дані для побудови залежності ln(

)=f(T^-1/2)

 

Т,К	25	50	75	100	125	150	175	200	225	250	275	300
T-1/2,К-1/2	0,2	0,141	0,116	0,1	0,089	0,0817	0,076	0,070	0,067	0,063	0,060	0,058
,Ом м	0,011	0,0062	0,0047	0,0042	0,0041	0,0039	0,0036	0,0035	0,0034	0,0032	0,0029	0,0028
ln( )	-4,509	-5,083	-5,360	-5,473	-5,497	-5,547	-5,627	-5,655	-5,684	-5,745	-5,843	-5,878

 

 

 

Рис. 3.7. Температурна залежність опору зразка НВМ в координатах

               ln =f(T^-1/2).

 

Як видно з рис. 3.7. при Т маємо лінійну ділянку залежності в координатах ln( )=f(T^-1/2), з якої можна визначити константи ₀₃ і Т₀₃, які дорівнюють відповідно ₀₃=37 (Ом м), Т₀₃=27 К.

 Враховуючи формулу  (3.7) можно визначити значення  =Е_с-Е_F складає величину ~ 3.5 10^-5.

За формулами (3.9), (3.12), (3.13), (3,8) з використанням отриманих з експериментальних даних по температурній залежності (Т)величин Т₀та розрахуємо значення складових термо-ЕРС S₁, S₂, S₃та їх суми, які наведені в таблиці 3.3.

 

Таблиця 3.3

Результати розрахунків  значень

складових термо - ЕРС S₁, S₂, S₃, та їх суми

.

Т,К	25	50	75	100	125	150	175	200	225	250	275	300
S1,мкВ/К	1,25	2,7	4,25	5,5	7,0	8,25	9,8	11,25	12,5	14	15,25	16,75
S2 мкВ/К	-1,5	-2,3	-2,75	-3,25	-3,65	-3,9	-4,2	-4,5	-4,8	-5	-5,05	-5,1
S3 мкВ/К	0,08	0,05	0,05	0,05	0,04	0,04	0,04	0,04	0,05	0,05	0,05	0,04
	-0,17	0,45	1,55	2,3	3,39	4,39	5,64	6,79	7,79	9,05	10,25	11,69

 

Температурні залежності розрахованих складових термо - ЕРС  представлені на рис. 3.8.

 

Рис. 3. 8. Розраховані температурні залежності складових термо - ЕРС: 1-S₁, 2- S₂, 3- S₃.

 

На рис. 3.9. представлено температурну залежність сумарної  
термо - ЕРС, побудовану за наведеними розрахунками, яка добре співпадає з експериментальними даними отриманими у роботі [] значеннями (див.рис. 3.3, крива 1).

 

Рис. 3.9 Температурна залежність сумарної термо – ЕРС нановуглецевого матеріалу: *- експериментальні точки, суцільна лінія-результати розрахунків.

 

Таким чином, проведені  дослідження показали, що електротранспортні властивості НВМ, що містить багатостінні ВНТ, зокрема, термо - ЕРС, можуть бути описаними  в рамках моделі послідовного з’єднання  ділянок з різним типом провідності, яка задовільно описує властивості аморфного вуглецю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ 4ОХОРОНА ПРАЦІ

 

1. Інструкція з охорони праці при роботі з персональним комп’ютером

 

Моя бакалаврська робота полягала у визначенні електропровідності та термо-ЕРС компактованого вуглецевого матеріалу. Перед початком роботи зі мною був проведений первинний інструктаж керівником дипломної роботи, доцентом Меняйло В.І. за інструкцією № 11 з пожежної безпеки 
(тел. 298–41–39), та інструкцією № 254 з охорони праці (тел. 228–75–29). Робота полягала у вимірюванні електропровідності та термо-ЕРС, будуванні графіків. Все це проводилося за допомогою використання персонального комп’ютеру, що в свою чергу, вимагало дотримання правил техніки безпеки. Робота проводилася в комп’ютерному класі № 37 першого корпусу ЗНУ.

Інструкція розроблена на основі ДНАОП 0.00-4.15-98 "Положення  про розробку інструкцій з охорони  праці", ДНАОП 0.00-4.12-99 "Типове положення  про навчання з питань охорони  праці", ДНАОП 0.00-1.31-99 “Правила охорони праці під час експлуатації електронно-обчислювальної техніки”. Результати інструктажу заносяться в «Журнал реєстрації інструктажів з питань охорони праці», в журналі після проходження інструктажу повинен бути підпис особи, яка інструктує, та оператора (користувача). За невиконання даної інструкції оператор несе відповідальність згідно чинного законодавства.

Для опрацювання даних  мною був задіяний комп’ютер.

До включення використовуваного  на робочому місці устаткування (комп’ютер) я:

-оглянула і упорядкувала робоче місце, забрала з робочого місця всі сторонні предмети;

-перевірила правильність  установки столу, стільця, з  метою виключення незручних поз  і тривалих напруг тіла. Дисплей  знаходився на відстані не  менш 50 см від очей, площина його  екрана була розташована перпендикулярна напрямкові погляду і центр екрана на рівні моїх очей;

-перевірила правильність  і надійність заземлення устаткування;

- перевірила правильність  розташування устаткування (кабелі  електроживлення комп’ютера і  іншого устаткування, знаходилися з тильної сторони робочого місця;

- переконалась у відсутності  відображень і відблисків на  екрані монітора. Переконалась, що  освітленість документів достатня  для чіткого розрізнення їхнього  змісту;

- переконалась у відсутності  пилу на екрані монітора, захисному фільтрі і клавіатурі, при необхідності, протерти їх спеціальною серветкою.

Включила устаткування робочого місця в послідовності, встановленої інструкціями з експлуатації на устаткування з урахуванням характеру  виконуваних на робочому місці робіт.

Після включення устаткування і запуску використовуваної програми я:

- переконалась у відсутності  тремтіння і мерехтіння зображення  на екрані монітора;

- встановила яскравість, контрастність, колір і розмір  символів для екрана, що забезпечують  найбільш комфортне і чітке сприйняття зображення.

Під час роботи я:

- тримала у порядку  і чистоті робоче місце;

- не закривала вентиляційні  отвори ЕОМ;

- при необхідності  тимчасового припинення роботи  коректно закривала всі активні  задачі;

- дотримувалась правила експлуатації устаткування;

- дотримувалась встановлені  режимом робочого часу регламентовані  перерви в роботі і виконувала  рекомендовані фізичні вправи (тривалість  безперервної роботи з ЕОМ  не перевищувала 2 годин);

- не доторкалась до  задньої панелі системного блоку при включеному ЕОМ;

- не допускала попадання  вологи на поверхні пристроїв;

- не працювала зі  знятими кожухами устаткування, що є джерелами лазерного й  ультрафіолетового випромінювання.

По закінченні роботи я:

- робила закриття усіх  виконуваних на ЕОМ задач;

- відключала живлення  в послідовності, встановленої  інструкціями з експлуатації  на устаткування;